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一、 机构运动简图
去掉构件的结构外形， 按一定比例将构件用简单 线条表式，运动副用特殊 符号表示，能说明各构件 间相对运动关系的简单图 形。
二、运动副及构件的表示方法 1、运动副:
移动副:
转动副:
凸轮副: 齿轮副:
2、构件:
固定件:
同一构件:
两副构件: 三副构件:
三、 机构运动简图的画法
步骤：1、将机构动起来，确定原动件,从
1、构件： 独立运动的单元体。 组成：由单个或多个零件刚性构成。
2、构件的自由度：构件所具有的独
立运动的数目。
Y
A
yA O xA
S X
Z
S
AHale Waihona Puke zA O YxA
X
yA
3、约束：对独立运动的限制。
构件的约束数=构件失去的自由度
4、运动副：两个构件直接接触，并能产生 一定相对运动的联接。
Y Y
O
X1
1
O
2
动的数目。
若机构中有K个构件，其中活动构件数为
n=K-1，机构的总自由度为：3n 若机构中有PL个低副，失去自由度为：2PL
若机构中有PH个高副，失去自由度为：PH
则平面机构自由度为： F=3n-2PL-PH
二、 机构具有确定运动的条件 若F=0，此机构相当于机架，不能动。 若F>0，此机构具有的独立运动数目大于 零，可动。
第二章 机构的结构分析
机构结构分析的内容及目的
(Content and goal)
内容： 1）机构的组成
2）机构具有确定运动的条件 3）机构的自由度 4）机构的组成原理
目的： 研究机构在何种条件下可动，具
备何种条件时具有确定的相对运 动。
§ 2-1 机构的组成
(Composition of mechanism)
C B2
3 1
A
D
4
n=3, PL=4, PH=0,
F 33240 1
例2：
C
2 B
1 A
例3：
3 D
4 E
5
B
2
1
C
A
3
4
n=4, PL=5, PH=0
F 34250 2
n=3, PL=4, PH=0
F 33240 1
例4：
B2 C
54
3 D
E
1 67
A
F
8
n=7, PL=6, PH=0
F 37260
2
(a)
(b)
n
1 Xn
2 (c)
运动副分类：
1）、按约束类型分：
引入n个约束的运动 副称为n级副。
(n<6)
2）、根据构件间接触形式分：
高副：
点、线接触的
1
2
运动副。
2
1
低副：
面接触的 运动副。
2
1
1
2
低副：
2Y
X o
1
(a)
转动副：自由度为1
约束数: 平面内为2 空间为5
移动副：自由度为1
9
显然，错误！
四、计算平面机构自由度时应注意的事项
1、复合铰链：两个以上的构件在同一点铰 接, 所形成的转动副称为复 合铰链.
A向 1 32
1 PL 2
32
若有m个构件在同一点连接，则低副数为(m-1) 。
注：“m个构件”中的构件包括机架。
如：
12
3
PL=2
23 1
4 PL=3
再看上述例4：
1
若有局部自由度的地方，应将其去 掉，看作将滚子与从动件焊在一起。
注：只有有小滚子处，且小滚子几何中心 与转动中心重合，才是局部自由度。
是
不是
3. 虚约束： 对机构的运动不起作用的约束。
B
2
C n=3, PL=4, PH=0
A
1
= AB CD 4
3 D
F 332401
B
2 E
C
若加上5杆，使
AB∥CD∥EF
动件,运动副和构件数。 2、选择多数构件的运动平面为投
影面。 3、选择比例尺，从原动件出发，
按规定符号依次画出运动副及 构件。 4、标尺寸，算自由度。
§2-3 平面机构自由度
(Freedom of planar mechanism)
一、平面机构的自由度公式
机构的自由度 机构相对与机架所具有的独立运
0
实际上机构可动，算出F=0 是因为有虚约束存在。
需证明当D点滑块拿掉后，仍 AC⊥ AD
有
即： ∠1 ∠2 90o
A
AB=BC=B
241D1 23DBACC⊥ 3 AD
证明：AB BC CD
∠1 ∠3,∠2 ∠4
∠1 ∠2 ∠3 ∠4 180o
5
∠1 ∠2 90o
即：将D点滑块去掉后， n=3, PL=4, PH=0
2）闭式链：
构成首尾 封闭的运动链。
6、机构：
在运动链中，固定 某一构件为机架，且其 它构件都具有确定运动， 这种运动链称为机构。
机构中构件的种类：
1）机架，2）原动件，3）从动件系统。
机构的组成：
刚性联接
运动副联接
零件
构件
运动链
固 定 一 个 构 件
机构
§ 2-2 机构运动简图
(The sketch of kinematic of mechanism)
F 33 24 1
2）、若两构件在多处接触形成移动副 或转动副，且移动（转动）方向一致， 则只考虑一处约束，其它看作虚约束； 若两构件在多处形成高副, 也只考虑一 处接触。如下图所示：
3）、对机构运动不起作用的结构对 称部分所带来的约束，也是虚约束。
约束数: 平面内为2 空间为5
Y X
1o (b) 2
平面高副：
t
1n
A
n
V12
2
t
齿轮副自：由度为2 约束数： 平面内为1
(c)
空间为4
在平面内：
低副：
自由度为1，约束数为2 高
副：自由度为2，约束数为1
5、运动链： 构件通过运动副联接而构成的相对
可动的系统称为运动链。 1）开式链：
未构成首尾 封闭的运动链。
B 2 C n=7, PL=10, PH=0
54
3 D
F 3 7 2 10 0
E
1 67
A
F
8
21 20 1
2、 局部自由度： 对整个机构的输入输出无影响的自由度。
34 2
1 1
3 2
1 1
n=3, PL=3, PH=1
F 33231
2
不对！
n=2, PL=2, PH=1
F 32221
机构可动的条件为：F>0
若F=1，则机构独立运动数目为1，需要一个原动 件带动，其他构件就具有确定运动；
若F=2，则机构独立运动数目为2，需要两个原动 件带动，其他构件就具有确定运动。
同理：若F=m,需m个原动件,其他构件有确定运动 。
机构具有确定运动的条件为： 机构的自由度数=机构的原动件数
三、平面机构自由度的计算 例1：
1
3
A
F
D n=4, PL=6, PH=0
AB=∥ CD4=∥ E F 3 4 2 6 0
若遇到机构中有虚约束时，应将虚约束去掉。
虚约束常发生的场合： 1）轨迹重合：
要注意几何条件，有时需证明。
A 4241D1 23ADBBAC=CB⊥ 3C=ABD
5
n=4, PL=6, PH=0
F 34 260
